CIECAM02色貌模型的视觉均匀性分析与模型优化

在Windows Vista操作系统中,微软公司新发布了WCS色彩管理系统替代原有的ICC色彩管理系统.新色彩管理系统的核心技术之一是:利用CIECAM02色貌模型置换ICC色彩管理中的CIELAB颜色模型,从而可以将人眼观察色彩时的环境等因素作为转换参数纳入色彩信息传输与再现的计算,使得在不同媒体或设备之间的色彩信息传输,从保证色度(chromaticity)测量值的正确传输转换为保证视觉效果的正确传输与再现.但实验证明,CIECAM02仍然存在视觉均匀性不够理想的缺点,这将会影响媒体或设备之间色彩信息转换的正确计算.本文首先利用国际上通用的四种色差评估数据(BFD、Leeds、RIT-DuPont和Witt)对CIECAM02进行局部视觉均匀性修正,优选出经过Witt修正后的明度(lightness)和Leeds修正后的彩度(chroma),然后再利用孟塞尔新标数据进行CIECAM02色貌模型整体均匀性修正.最后,用孟塞尔新标数据对修正前后的CIECAM02色貌模型进行检验.结果表明,修正后的CIECAM02色貌模型视觉均匀性无论是局部还是整体都有较大的改善.该实验成果不仅可以在计算机操作系统以及软件的色彩管理系统中直接应用,还可以为今后均匀颜色空间的研究提供参考.     

CIECAM02色貌模型研究进展

从CIECAM02(CIE技术委员会TC8-01于2002年推荐使用的色貌模型)色貌模型研究的发展概况出发,综述了CIECAM02理论研究现状和最新进展,讨论了CIECAM02色貌模型存在的主要理论问题,重点从均匀性、模型缺陷和模型的改进三个方面,总结了国内外的研究现状和动态,分析其不足并提出了需要解决的问题和研究的发展方向.     

色貌空间均匀性测试

均匀颜色空间在跨媒体颜色管理中起着重要的作用。本文以D65光源下的孟塞尔系统、Ebner和Fairchild恒常色相数据的CIEXYZ三刺激值作为输入值,利用三个模型预测相应的明度、彩度、色相的值,并根据预测值评价了常用色貌空间CIELab、CIECAM02-Jab、IPT的均匀性。实验结果表明,在明度均匀性方面,CIELab和IPT的明度均匀性较好,预测明度与孟塞尔明度V基本成线性关系,CIECAM02-Jab的均匀性稍差,预测相同孟塞尔明度的颜色得到的明度值并不完全相同;在彩度均匀性方面,CIELAB的均匀性最好,IPT均匀性最差;在色相均匀性方面,IPT的均匀性要优于CIECAM02-Jab和CIELab的均匀性,而CIELab的色相均匀性较差。     

边缘保持滤波技术在空间色域映射中的应用

正色域映射是跨媒体图像复制中的一项关键技术,主要用以解决图像颜色信息在不同色域大小的颜色设备之间的准确传输。目前已有不少成熟的色域映射算法,其中,按照映射原理可以将色域映射算法分为逐点色域映射和空间色域映射两大类。逐点色域映射方法由于不考虑图像中像素间的颜色关系,因此会造成映射图像的细节丢失。空间色域映射方法考虑了每个映射点的空间颜色关系,是一种更为合理和更符合人类视觉特性的映射方法。但是,目前空间色域映射算法需要进行很多细节补偿,这将会产生视觉上较为明显的光晕效应。     

HDR图像压缩算法比较研究

高动态范围图像是航空遥感、虚拟现实、医疗图像、跨媒体出版领域中极其重要和广泛应用的一种方法,但所表现的广阔动态范围受到显示和输出处理位数的限制,致使在常规设备上显示和输出HDR图像必须进行原阶调范围的压缩.如何保证阶调压缩后的HDR图像再现效果最佳是目前HDR图像显示的关键技术.本文在分析目前6种代表性高动态范围图像阶调压缩算法机理的基础上,通过对各种算法对HDR图像压缩后再现效果影响的理论分析及实验,采用主观和客观两种评价方法比较了这6种HDR图像压缩算法的优劣.实验结果表明,基于iCAM06图像色貌模型的压缩算法在HDR图像的阶调压缩及再现方面具有明显的优势.     

面向高保真再现的多光谱图像融合技术

面向高保真再现(高保真显示和高保真印刷)的多光谱图像融合是多光谱颜色再现的关键技术和核心环节.论文结合人类视觉系统的构成与特性,采用基于多分辨率分析理论的图像融合方法,并嵌入基于图像色貌模型的色彩转换方法,提出了面向高保真再现的多光谱图像融合方法,其核心为基于人类视觉系统的小波图像融合方法,并设计了融合框架、融合算法和融合效果评价指标.最后通过高分辨率图像与多光谱图像的融合试验,并通过融合指标的分析计算验证了此技术方法的有效性,它为颜色视觉的阶段理论学说提供了新的理论解释.     

基于阶调映射的高动态范围图像纸媒再现研究

高动态范围（high dynamic range,HDR）图像由于亮度范围大,细节层次丰富,比普通图像能更好地记录和展现真实场景的明暗细节,已广泛应用于医疗图像、航空遥感、虚拟现实、跨媒体出版等领域中。但是其动态范围较现有显示媒介有较大差异,在获取、显示及输出上,无法直接再现于低动态范围媒介,特别是纸媒介,这给HDR图像的常规应用特别是印刷再现带来了巨大挑战。 本研究从色适应角度提出用于数字印刷的HDR图像再现思路,首先测试了不同纸媒的基本光学属性,即白度、不透明度、色度等参数。结合印刷品网目阶调,通过回归法对纸媒的光学属性与印刷阶调、色彩再现之间的关系进行了数理统计分析,获得纸媒光学属性与印刷品网点密度和色度之间的关系（Paper Medium Properties to Printed Dot Density and Colorimetric Coordinates,PMP-PDDC）;根据测试结果建立了纸媒动态范围与HDR图像的动态范围的对应关系,并依据此关系建立了多级阶调映射模型（Multi-Level Tone Mapping Model, MTMM）,提出了一种亮度可控和细节补偿修正的多级阶调映射技术。结合HDR图像与纸媒介的动态范围特性,确定基础层压缩系数和细节层补偿系数的阈值,对HDR图像进行映射处理,保持不同阶调分区内原有场景等关键特征的视觉感知;最后,根据PMP-PDDC和MTMM,采用CANON IPF8300数字喷墨印刷机实现HDR图像的数字印刷再现,采用标准HDR图像进行输出测试,主要运用主客观评价的方法进行印刷再现质量评价。 实验表明,采用纸媒属性白度为107.60%,不透明度为97.58%的时候,纸张再现图像具有更好的阶调范围、细致的层次表现、更大的色域和更逼真的色彩效果。根据MTMM采用3级阶调映射和3个不同的细节参数处理HDR图像,能够获得更精确的映射结果,保持更多的图像细节。 本文依据纸媒介属性所提出的方法具有较好的印刷再现感知结果,保持了更多的细节信息,建立多级阶调映射算法模型。实验结果也表明了亮度可控和细节补偿修正的多级阶调映射技术的有效性,并实现了数字印刷纸媒最佳的再现效果。论文结果对HDR图像的跨媒体再现具有重要的理论指导意义,有助于解决数字印刷媒介难以再现HDR图像细节信息的难题,为HDR图像的跨媒体传播奠定了理论和技术基础。     

真实感地图计算机设色模型(RMCDCM)研究

本文从RMCDCM研究其中的主要关键技术和技术难点出发,运用色度学原理,在实验分析的基础上,建立了一个CMY油墨印刷与RGB屏幕颜色转换的新模型及RMCDCM,对在色度学方面存在的RGB屏幕颜色范围大于印刷色的笼统概念。作出了确切解释。这不仅从理论上解释了CRT监视器、PAL和NTSC模型再现印刷色标时所产生的错误现象,而且为从方法上解决印刷色标的屏幕再现和印刷复原研究长期存在的技术难题,提供了理论根据。     

图像和视频的快速去雾算法研究

雾、霾等恶劣天气会导致室外图像能见度和对比度降低。虽然可以通过增强有雾图像的对比度得到清晰的图像,但对比度的过度增强可能会截断像素值,造成信息丢失。因此,本文基于信息丢失问题提出了一种快速、优化的去雾算法。通过最小化信息丢失,使输出图像不仅能保留较多的细节,且具有较高的对比度。此外,通过将RGB颜色空间转换为YUV颜色空间,仅对亮度分量Y进行处理,提高了算法的运算速度。算法的对比实验结果表明,本文的算法不仅去雾效果明显,而且运算速度快,完全能满足视频去雾的实时性要求。     

尿液试纸条的手机图像比色分析新方法的研究

针对目前基于手机图像比色算法存在的色差计算不可靠、计算量大等问题,本文提出一种符合人眼视觉的比色分析方法。该方法是将原始的非线性RGB颜色空间的色彩信息转换到符合人眼视觉的CIELab颜色空间,在此空间计算测试颜色和参考颜色之间的色差,可以在参考颜色中准确找到与测试颜色最相近的颜色,并在此基础上创新地提出"垂点法",对颜色的相似程度信息进一步定量,实现了对尿液试纸条的定量分析。实验通过手机拍照获取密闭实验箱中尿液试纸条的图像,定量分析人工尿液中的pH(4.5~9.5)、葡萄糖含量(0~60mmol/L)和蛋白质含量(0~4g/L),并使用目测分析法作为对照。结果表明,本文所提出的比色算法不仅准确可靠、重复性好,而且计算量也比较小,非常适合应用在基于手机图像的尿液试纸比色分析中。     

一种基于LASSO回归模型的彩色相机颜色校正方法

彩色相机的颜色校正是实现成像色彩一致性的必要保障手段。传统的相机颜色校正中,对测量数据多采用多项式回归分析来确定颜色定标系数,存在着精度不高的缺点,因此,本文对测量数据提出了基于LASSO的高阶多项式回归拟合方法,利用LASSO压缩系数的特点,在保证计算复杂度的前提下,有效提高了回归模型的校正精度。在D65标准光源下对ColorChecker 24色卡进行了实际成像实验,并用CIELAB色差公式表征了校正效果,实验结果表明,新方法的校正效果明显优于传统的线性回归、二次多项式回归方法,平均色差指标可以达到5个CIELAB色差单位。     

颜色的化学与物理学本质

从物质颜色及其影响因素出发,讨论了物质呈色的本质,对物质呈色的3要素及影响物体呈色的主要因素进行了论述,列举了自然界部分常见的颜色现象。通过对这些现象的分析,说明了物质的颜色与其结构、环境因素和人的视觉有着密切的关系。     

基于稀土离子颜色特征识别的组分含量检测方法

针对稀土离子具有特征颜色的P507-RECL3萃取分离体系,给出一种基于稀土离子颜色特征识别的组分含量检测方法。首先,通过对稀土离子颜色特征随组分含量的不同而呈现不同变化的分析,表明稀土组分含量与其颜色特征之间存在一定关系。为定量描述组分含量与颜色特征之间的关系,提取H分量直方图作为其颜色特征,并计算其一阶矩统计值,使抽象的颜色特征数值化,最后,利用最小二乘法拟合组分含量与H分量一阶矩统计值之间的函数关系,建立了分段拟合模型,并对模型的有效性进行了验证。结果表明,在单一组分占主要含量时,相对误差能控制在2%以内,具有较高的检测精度,为稀土组分含量的在线检测提供一种新的途径。     

Color Displays with Gel-Glass Dispersed Liquid Crystals

Liquid crystal microdroplets trapped into silica gel-glasses by sol-gel processes may be used for display applications. Gel-glass dispersed liquid crystals (GDLC) are switched between opaque and transparent states by applying external AC-voltage signals; no polarizers are required. The feasibility of applying these materials to colored displays has been explored. A comparative study of different dyes for GDLC color displays, which were either embedded in the sol-gel matrix or dissolved in the liquid crystal microdroplets is presented.     

拓扑指数法研究显色剂结构与反应性能关系

本文讨论了２９个不对称色酸双偶氮膦酸型显色剂的分子联接性指数，并将其与结构选择性因子相结合，用于偶氮类剂结构与铈显色反应灵敏度的相关性研究，讨论了显色剂结构对显色反应灵敏度的影响。     

Organic Printed Core–Shell Heterostructure Arrays: A Universal Approach to All‐Color Laser Display Panels

A universal approach is demonstrated for realizing dual‐wavelength lasing in organic core–shell structured microlaser arrays, which show great promise in serving as all‐color laser display panels. By alternately printing hydrophilic and hydrophobic laser dye solutions on preprocessed substrates, precisely patterned core–shell heterostructure arrays were obtained. The spatially separated core and shell independently function as optical resonators to support dual‐wavelength tunable lasing in each heterostructure. Such a general method enables to flexibly control the lasing wavelength of the core–shell microlasers across a wide spectral range by systematically designing the gain media. Using as‐prepared microlaser arrays as display panels, full‐color laser displays were achieved with a color gamut much larger than that of standard RGB space. These results provide insights for design concepts and device construction for novel optoelectronic applications.